Устройство рабочих швов при укладке бетонной смеси.

Подробности

Родительская категория: Статьи

Опубликовано 08 Октябрь 2014

Создано 08 Октябрь 2014

Для обеспечения монолитности бетонировать конструкцию желательно непрерывно. Но это возможно лишь при незначительных объемах работ и в сравнительно простых конструкциях. Во всех остальных случаях перерывы в бетонировании неизбежны. При необходимости устраивать перерывы в бетонировании конструкций прибегают к так называемым рабочим швам.

Рабочим швом называют плоскость стыка между затвердевшим и новым (свежеуложенным) бетоном, образованную из-за перерыва в бетонировании. Рабочий шов образуется в том случае, когда последующие слои бетонной смеси укладывают на полностью затвердевшие предыдущие. Обычно происходит это при перерывах в бетонировании от 7 ч.

Рабочие швы являются ослабленным местом, поэтому они должны устраиваться в сечениях, где стыки старого и нового бетона не могут отрицательно влиять на прочность конструкции. В колоннах рабочие швы допускаются на уровне верха фундамента, у низа прогонов, балок или подкрановых консолей, у низа капителей колонн безбалочных перекрытий; в рамных конструкциях — у верха вута между стойками и ригелями рам. В балках рабочие швы допускаются в пределах средней части пролета. При бетонировании ребристых перекрытий надо руководствоваться следующим: если бетонирование идет в направлении, параллельном второстепенным балкам, рабочий шов допускается в пределах средней трети пролета балок; при бетонировании в направлении, параллельном главным балкам (прогонам) — в пределах двух средних четвертей пролета балок и плит. В безбалочных перекрытиях рабочие швы делают в середине пролета плиты. Рабочие швы в балках и плитах образуют в виде вертикального среза.

Возобновлять прерванное бетонирование можно после того, как в ранее уложенной бетонной смеси закончится процесс схватывания и бетон приобретет прочность не менее 1,5 МПа (способен воспринимать незначительное динамическое воздействие без разрушения).

Поверхность рабочего шва должна быть перпендикулярна оси элемента, а в стенах и плитах — их поверхности. Для этого устанавливают щитки — ограничители с прорезями для арматурных стержней, прикрепляя их к щитам опалубки.

Для надежного сцепления бетона в рабочем шве поверхность ранее уложенного бетона тщательно обрабатывают: кромку схватившегося бетона очищают от цементной пленки и обнажают крупный заполнитель, протирая проволочными щетками; продувают сжатым воздухом и промывают струей воды. Особенно тщательно обрабатывают поверхность бетона вокруг выпусков арматуры; арматурные стержни очищают от раствора. Очищенную поверхность стыка перед началом бетонирования покрывают цементным раствором, имеющим такой же состав, как укладываемая бетонная смесь.

Холодные швы в бетоне: недостатки и размещение стыков

Содержание

• 1 Что представляет собой рабочий шов?
• 2 Причины появления
• 3 Недостатки рабочих швов
• 4 Размещение рабочих стыков
• 5 Создание холодных шовных стыков
• 6 Заключение

Кладка бетона, по возможности, должна производиться без образования холодных швов. Но бетонные и железобетонные изделия не могут создаваться в один цикл, поэтому зачастую сооружаются отдельные карты или секции бетонирования. Для получения монолита используют замедлители твердения, которые приостанавливают процесс схватывания смеси. В противном случае на стыке твердеющего и свежего бетона образуются холодные рабочие швы.

Что представляет собой рабочий шов?

Холодный шов бетонирования представляет собой стыковочную границу между заливаемым послойно раствором бетона. В таких случаях одна поверхность успевает схватиться, а вторая уже начинает твердеть. Образуются стыки по разным причинам, чаще из-за перерывов при заливке раствора.

Рабочие границы слоев являются самым слабым местом бетонного сооружения. Чтобы они не стали причиной разрушения изделия, важно провести их тщательную обработку. При заливке карт бетона важно учитывать конструкционные и архитектурные особенности сооружения. Это позволит избежать растрескивания и потерю монолитности цементной поверхности. Различают усадочные и компенсационные холодные стыки:

1. Усадочные соединительные границы делаются в бетонных полах. Цель — компенсация неравномерности высыхания залитой стяжки путем принудительного деления площади на отдельные зоны. Причина в том, что толстый бетонный слой пола высыхает неравномерно по толщине. В результате поверхность деформируется.
2. Компенсационные стыки применяются в монолитных конструкциях разного назначения с целью деления бетона на несколько независимых монолитов. Это позволяет компенсировать тепловое расширение и другие воздействия, приводящие к растрескиванию поверхности. Такой технологический надрез рассекает камень, включая армирующий слой балки или любого другого элемента.

Вернуться к оглавлению

Причины появления

Образование рабочих границ происходит по ряду причин:

1. Организационные моменты. Например, остановка рабочего процесса из-за пересменки, ремонта техники, нехватки стройматериалов, несовершенство технологической цепочки, технические особенности спецтехники и применяемых механизмов.
2. Технологические вопросы. Проблемы, вызванные условиями монтажа арматуры, опалубки, перекрытий, пола. Часто возникают при необходимости ограничения давления на конструкцию.
3. Конструктивные моменты, вызванные необходимостью создания направленных деформаций на отдельных элементах сооружения.

Бетон укладывается слоями. Свежий жидкий слой цемента заливается на уже затвердевший. В результате сцепление между пластами уменьшается. Прочность материала становится меньше, чему у монолитного блока без рабочего стыка. По этой причине снижается морозостойкость, влагонепроницаемость и ухудшается внешний вид балки, плиты или монолитной стены.

Ухудшение эксплуатационных характеристик связано с тем, что между рабочим стыком и слоями бетона происходит преобразование усадочных сжимающих усилий в нагрузку растягивания. Следовательно, образуется избыточное напряжение в зоне шва. При затвердении бетон сжимается. В этот период он наименее стоек к действиям усилия на изгиб и растягивание. При резком ослаблении сил растяжения образуются микротрещины, из-за чего на стыке бетон проявляет меньшие прочностные характеристики из-за малой плотности.

Следовательно, даже при одинаковых напряжениях на растяжение в рабочем шве будут образовываться трещины. Этого не бывает в монолитном изделии.

Вернуться к оглавлению

Недостатки рабочих швов

Рабочему стыку свойственны недостатки:

1. Снижение эксплуатационных качеств бетона.
2. Уменьшение степени гидроизоляции.
3. Большая влагопроницаемость на соединительной границе.
4. Ухудшение дизайнерских и эстетических качеств.
5. Сильные растягивающие напряжения, которые неприемлемы для бетона.
6. Нарушение конструктивных характеристик бетонного камня.
7. Интенсивное увлажнение подземных полов и заглубленных фундаментов.
8. Возможность химического разрушения сооружения.
9. Неустойчивость к появлению коррозии армирующего слоя в бетоне.
10. Риск вымывание материала.
11. Разрушение бетона при механическом воздействии.
12. Сокращение устойчивости к резким перепадам температур с циклами замерзания-оттаивания внутренней влаги.

Предотвратить возникновение вышеперечисленных отрицательных явлений можно, если принять меры по обустройству рабочих стыков.

Вернуться к оглавлению

Размещение рабочих стыков

Рабочую холодную стыковку делают в бетоне с учетом технических условий, производственных процессов, специфики эксплуатации, конструктивных характеристик изделия.  Существует три схемы размещения стыковки цементных слоев.

Горизонтальными рабочими стыками железобетонное изделие разбивается по периметру на отдельные секции. При этом важно осуществлять непрерывную заливку каждого блока. Такое размещение соединительных частей позволяет повысить влагонепроницаемость конструкции. Это достигается за счет применения особой структуры стыковки, которая преграждает путь воде. Каждый последующий слой блоков, за счет своего веса, создает более плотную конструкцию. У горизонтального размещения рабочих стыков есть преимущества:

• облегчение процесса бетонирования;
• уменьшение объемов;
• улучшение оборачиваемости опалубки;
• создание оптимальных условий уплотнения цементной смеси.

Вертикальное размещение стыковки предполагает разделение сооружения на отдельные секции, перпендикулярные основе. Заливка бетоном осуществляется непрерывно. Максимальная влагонепроницаемость обеспечивается структурой стыков. Комбинирование первых двух способов. Рабочие границы размещаются и горизонтально, и вертикально. Схема используется в массивных сооружениях больших размеров.

Вернуться к оглавлению

Создание холодных шовных стыков

Главным условием устройства холодных стыковочных границ при бетонировании является обеспечение максимальной адгезии слоев или блоков бетона на соединительной границе. Для этого с поверхности застывшего камня тщательно удаляются грязь, пыль, снег, вода, обледенение.

Рабочая поверхность должна быть очищена от цементного молочка, созданного растворимыми и нерастворимыми высолами в виде сульфатов, карбонатов, хлоридов, нитратов. Эти вещества образует пленку с непрочной и рыхлой структурой, которая ухудшает адгезию слоев при раздельном бетонировании. Для чистки поверхности холодных швов от продуктов распада компонентов цемента предлагается четыре метода:

1. Механическая обработка. Для этого применяется ручной инструмент или автоматическое фрезерование.
2. Очистка струей воды или воздуха под давлением.
3. Гидропескоструйная продувка.
4. Кислотная очистка.

Наряду с улучшением адгезионных свойств бетона, рабочие соединительные границы должны подвергаться гидроизоляционной обработке и герметичному уплотнению. Такие профилактические меры в комплексе предотвратят проникновение воды. От этого риск разрушение железобетона при его увлажнении станет минимальным. Также будут увеличены изоляционные параметры конструкций.

Для осуществления эффективной обработки холодных швов гидроизоляцией и герметиком предлагается большой выбор различных технологий и широкий ассортимент материалов. Часто применяются специальные цементные составы, инъекционная изоляция и т. п. Среди гидроизоляционных материалов особенно популярны и эффективны гидрошпонки и набухающие шнуры из бентонитового вещества. Реже применяются гернитовые шнуры и прочие модернизированные материалы.

Качественное устройство гидроизоляции и герметизация холодных стыков позволяет обеспечить должную надежность, прочность и увеличить срок службы железобетонных и бетонных сооружений.  Существует два метода выполнения основных видов рабочих швов:

1. Закладка. Деления на заливочные секции осуществляется с помощью досок, реек, пластиковой вагонки или стеклянными отрезами. После схватывания бетонной поверхности разделители удаляются. А оставшиеся прорехи следует заполнить гидроизоляцией и герметиком. Разделители также можно оставлять. Такая технология приемлема при сооружении полов.
2. Резка. Устройство для деления должно оснащаться абразивной насадкой или алмазным кругом. Прорези делаются определенной глубины.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Следовательно, для получения максимального эффекта в обеспечении высоких эксплуатационных характеристик бетонного камня с рабочими швами, нужно придерживаться правил:

• опалубки для колонн заполняются на несколько сантиметров ниже уровня ее соединительного шва с поперечной балкой;
• рабочие швы в плитах перекрытия, в полу и на балках размещаются в зонах наименьшего перерезывающего усилия, например, в центре пролета или на расстоянии 2/3 от основания;
• холодные швы размещаются в середине перекрытия, плиты или балки и перпендикулярно основному направлению, если изделие вытянуто в одну сторону и имеет малый шаг;
• при размещении шва на границе плиты и балки следует провести его укрепление с целью улучшения восприятия перерезывающего усилия.

Строительные швы в бетонных конструкциях

Ни одна конструкция не может быть построена без строительных швов. Строительные швы в бетоне неизбежны, так как мы не можем закончить работу сразу. В зависимости от типа конструктивных элементов на разных этапах строительства предусматривают вертикальные и горизонтальные строительные швы.

Количество строительных швов зависит от различных факторов, таких как наличие ресурсов, время, затрачиваемое на выполнение заливки, максимально возможная подача бетона, характер конструкции, термические сжатия и т. д.

Вертикальные швы широко применяются в строительстве, а горизонтальные швы используются для многих элементов. Кроме того, в основном рекомендуется избегать горизонтальных строительных швов, насколько это возможно. Однако бывают случаи, когда мы не можем избежать горизонтальных строительных швов. Например, при строительстве бетонной стены мы не можем избежать строительных швов непосредственно над основанием.

Давайте обсудим преимущества строительных швов в бетонных конструкциях.

Преимущества

1. Создание строительного шва в бетоне ограничивает площадь бетонирования за один раз. Например, когда нужно забетонировать большую площадь, мы разделяем площадь на несколько заливок. Это ускоряет строительные работы, так как частичное завершение работ позволяет перейти к бетонным работам.
2. Далее, большую площадь за день не забетонировать. Это займет много времени и может потребоваться огромный объем бетона. Следовательно, в зависимости от мощности бетонных заводов и человеческих ресурсов подрядчика можно выбрать размер заливки.
3. При возведении толстого бетона в бетоне будут возникать дополнительные напряжения из-за остаточных температурных усадок. Толстый фундамент, такой как плотный фундамент, может залить бетон за несколько заливок, чтобы избежать этой проблемы с ограничениями.

Недостатки

1. Наличие строительных швов в водозапорных сооружениях всегда увеличивает риск их эксплуатации. Есть более высокие шансы утечки воды через строительный шов. Мы должны предоставить водные бары в качестве решения, которое является стоимостью проекта.
2. Все строительные швы должны быть надлежащим образом подготовлены перед следующей заливкой. Кроме того, для соединений такого рода необходимо предусмотреть дополнительное усиление.

Строительные швы балок

Когда балки строятся в два разных этапа, мы должны предусмотреть строительные швы. Тип строительного стыка зависит от пролета, нагрузки, расположения стыка и т. д.

Небольшие балки, передающие меньшие силы изгиба и сдвига, общий стык может быть обеспечен без большого количества деталей. Однако для балок, несущих более высокие нагрузки, следует уделить большое внимание.

Где обеспечить конструктивные соединения балок

Как правило, изгибающий момент балки становится почти нулевым на одной трети пролета. Далее, поскольку стык в балке вертикальный, его целесообразно предусматривать там, где изгибающий момент меньше.

Кроме того, поперечная сила балки также уменьшается по мере удаления от пролета. Поэтому, как правило, мы обеспечиваем строительные швы почти на одной трети пролета.

Однако, в зависимости от состояния площадки и рекомендаций инженера-строителя, окончательное положение и расположение стыка могут быть изменены.

Деталь стыка балки

На консольных балках не должно быть никаких стыков. Детали, показанные ниже, могут быть использованы для строительства.

Установка дюбелей не является обязательной, особенно для небольших балок. Кроме того, строительный шов должен быть соответствующим образом зачищен перед укладкой второй заливки.

Строительный шов плиты

Строительные швы сохраняются на площадке, как обсуждалось выше, в качестве меры по улучшению конструктивных возможностей. В зависимости от использования плиты и в соответствии с конструктивными требованиями предоставляются применимые детали конструкции.

В основном есть два типа плит. Они есть в обычных строительных плитах и ​​плитах в водоподпорных сооружениях.

При наличии водяного бака для строительного шва в качестве дополнительного требования должна быть предусмотрена водяная перемычка во избежание протечек воды через строительный шов.

В строительстве не обязательно следовать приведенным выше деталям, и в некоторых случаях бетонная поверхность со сколами также будет учитываться в зависимости от пролетов и приложенных нагрузок.

Далее к боковой опалубке крепятся деревянные доски, выполненные в виде срезной шпонки строительного шва. Эти клавиши могут быть закреплены на расстоянии 600 мм.

Строительные швы колонн

Горизонтальные строительные швы всегда должны обеспечивать строительные требования. Он может быть на уровне пола и чуть ниже балки. Этих двух суставов нельзя избежать.

В зависимости от наличия ресурсов и в соответствии с другой строительной практикой может быть дополнительный строительный шов в бетонных колоннах.

Когда бетон заливается в бетонные колонны, поверх готового бетона будет слой мягкого грунта. Перед заливкой нового бетона его необходимо удалить.

В большинстве случаев можно наблюдать, что колонны не обрезаются надлежащим образом для удаления верхнего слоя бетона, который не обладает достаточной прочностью. Это можно рассматривать как дефект конструкции и тип разрушения колонны .

Строительный шов стены

Строительный шов непосредственно над основанием/фундаментом нельзя было избежать. Кроме того, может быть предусмотрен водяной затвор, если стена сконструирована таким образом, чтобы удерживать воду.

Кроме того, может потребоваться установка водяных швов на строительном стыке, где требуется водонепроницаемость.

Если в строительном шве стены имеется водяной шов, он может или не может проходить через основание. Когда строительный шов проходит через основание, как в резервуаре для воды, водяная планка также должна проходить по всему основанию.

Строительные швы в больших подпорных стенах

Когда размер подпорных стен становится значительно больше, обычно не может быть обеспечен конструкционный шов с помощью шпонки. Предоставления одной срезной шпонки будет недостаточно, и вдоль этого соединения будет концентрироваться напряжение.

При проектировании больших подпорных стен или конструкций с очень высокими боковыми нагрузками необходимо провести специальную проверку строительных швов. На горизонтальные конструктивные швы, расположенные на нижнем уровне, действует высокое усилие сдвига. Трение бетона является ключевым фактором, ограничивающим движение. Поскольку мы знаем сцепление бетона и площадь поверхности шва, можно рассчитать силу сопротивления. Таким образом, мы можем проверить стабильность.

По вышеуказанным и многим другим причинам в поперечном сечении предусмотрено несколько шпонок.

Особенно когда подпорные стены длиннее, их нельзя бетонировать сразу и за одну заливку. Поэтому бетон делают в несколько заливок. В месте соединения заливок будет предусмотрен строительный шов. На следующем рисунке показано расположение таких строительных швов.

Строительные швы в туннелях

В основном в конструкции туннеля будет два строительных шва. То есть на обоих концах и чуть выше основания. Однако, в зависимости от строительных требований, в туннелях может быть несколько строительных швов.

В статье Tunnel Design обсуждается больше аспектов дизайна, которые могут оказаться полезными, если их прочитать.

Строительный шов на вышеуказанном основании очень трудно избежать. Надлежащим образом зачищенные строительные швы могут обеспечить достаточную прочность в сочетании с армированием.

В зависимости от требований по водонепроницаемости на строительном стыке будет предусмотрена водяная шпилька.

Строительный шов необходимо герметизировать, особенно если каменный покров не способен стабилизировать давление, оказываемое туннелем на скалу. Туннели, построенные для подачи воды и вырытые в скале, будут иметь очень высокое давление при высоком напоре.

Выходные ворота построены недалеко от места, где заканчивается туннель. Из-за уклона породы иногда толщины породы может быть недостаточно для обеспечения устойчивости. В такой ситуации необходимо усилить обделку туннеля, чтобы выдерживать нагрузки от внутреннего давления.

Кроме того, строительные швы в таких туннелях необходимо соответствующим образом укрепить. Введение срезной шпонки и т. д. должно решаться на основе приложенного давления. Что еще более важно, на строительном стыке должна быть предусмотрена водяная планка, чтобы избежать утечек воды через стыки.

Если вода просочится, она окажет давление на туннель вокруг скалы. Значительное развитие давления может привести к растрескиванию породы, что приведет к потере обеспечиваемой породой жесткости.

Кроме того, перед установкой водяного стержня необходимо проверить удлинение, прочность, ширину и т. д. В швы такого рода необходимо встроить хороший водяной стержень.

Бетонные швы в водосливе

Строительство водосбросов не является обычным явлением, но при строительстве сооружений такого рода используются специальные методы.

Большая часть гидротехнических сооружений представляет собой гравитационные сооружения с особым усилением. Очень большая масса заливаемого в бетон бетона сохраняет устойчивость конструкции к гравитационным нагрузкам и приложенным к ним горизонтальным нагрузкам.

Вертикальные, а также горизонтальные строительные швы предусмотрены в конструкциях такого типа из-за большого объема заливаемого бетона. Даже если у нас есть строительный шов, нам, возможно, придется залить бетон, чем обычно.

На приведенном выше рисунке показано расположение срезных шпонок водосбросного подъемника. Из-за очень высокого давления, оказываемого на гильзу водой, срезных шпонок больше, чем одной срезной шпонки. Кроме того, он равномерно распределяет боковые силы по всему сечению, а не нагружает конкретную область, как одиночная срезная шпонка.

Кроме того, для обеспечения однократного сдвига потребуется более подробный анализ распределения напряжений в сечении. Внутренние силы могут привести к растрескиванию бетона, если они не будут правильно определены на этапе проектирования.

В дополнение к вышеперечисленному, при строительстве сооружений такого рода предусмотрены как строительные, так и деформационные швы.

Строительные швы в плотных фундаментах

Плотные фундаменты представляют собой конструкции различных стадий. Заливка бетона выполняется в несколько приемов.

Ждать, пока вся область будет завершена, нецелесообразно. По частям можно конкретизировать на разных этапах. Таким образом, надстройка также может эффективно продолжать строительство.

Чем меньше площадь, тем легче построить. Кроме того, для ускорения работы для каждой заливки могут привлекаться разные бригады.

По характеру и типу строительного шва ростверк больше похож на плитный.

Диаметр дюбеля может быть T25 или T20. Поскольку плотные фундаменты строятся на земле и могут использоваться в качестве плиты первого этажа или цокольного этажа, в строительном стыке будет предусмотрена водяная шпилька.

Стержень может быть уложен посередине срезной шпонки. Кроме того, для конструкции можно использовать водяной стержень из мягкой стали или воду из ПВХ.

Также стоит прочитать статью, опубликованную в сети по бетону .

Что такое соединения балочных колонн в железобетонном здании?

Соединения предусмотрены в строительных конструкциях для обеспечения непрерывности конструктивного действия между элементами, встречающимися в месте соединения. В терминологии строительства зданий термин «соединение балки-колонны» используется для обозначения элементов, которые должны выполнять совершенно другую функцию. Давайте разберемся во всем, что касается соединения колонны бетонной балки.

Что такое соединение балки-колонны?

Часть колонны, которая является общей для балки на их пересечении в здании, называется стыком колонны балки. Другими словами, согласно Американскому институту бетона – ACI 352R-02 ^[387] , соединение балки с колонной определяется как часть колонны в пределах глубины самой глубокой балки, которая входит в колонну.

Соединения балок с колоннами являются наиболее ответственной зоной при проектировании железобетонного здания. Основной целью обеспечения соединения балочных колонн в железобетонном здании является эффективная передача нагрузки от соединительных элементов при воздействии как гравитационных нагрузок, так и во время сейсмического воздействия.

Соединение балочной колонны является важным компонентом железобетонной несущей рамы. Он должен быть правильно спроектирован и детализирован, особенно когда конструкция подвергается сейсмическим нагрузкам. Разрушение соединений колонн железобетонных балок во время землетрясений определяется механизмом разрушения связи и сдвига, который является хрупким.

Поняв основы соединения балочных колонн, давайте рассмотрим типы соединений балочных колонн в железобетонном здании.

Типы соединений балок и колонн в железобетонных конструкциях

1) Классификация по геометрии соединения (Индийская стандартная классификация)

a. Внутренние соединения

Соединение называется внутренним соединением, когда четыре балки входят в вертикальные грани колонны.

б. Наружные соединения

Соединение называется внешним соединением, когда одна балка входит в вертикальную поверхность колонны, а еще две балки входят в колонну в перпендикулярном направлении.

в. Угловые соединения

Соединение известно как угловое соединение, когда балки соединяются с двумя соседними вертикальными гранями колонны.

2) Классификация по условиям нагрузки (Международная классификация)

Комитет ACI-ASCE 352 ^[387] классифицирует соединение балки с колонной по следующим двум категориям:

a. Соединения типа 1 – несейсмические соединения

Сейсмостойкие соединения рассчитаны на основе прочности без учета особых требований к пластичности. К этому типу соединений относится любое соединение в конструктивном каркасе, рассчитанное на сопротивление гравитационной нагрузке и нормальным ветровым нагрузкам (горизонтальные нагрузки).

б. Соединения типа 2 – сейсмические соединения

Сейсмические соединения рассчитаны на сохранение прочности при реверсировании деформации в неупругий диапазон. Соединения в каркасных конструкциях, предназначенные для восприятия боковых нагрузок при землетрясении, относятся к этому типу соединений.

3) Классификация по жесткости соединения

Эти типы соединений балочных колонн распространены в железобетонных и стальных зданиях.

а. Жесткое соединение

Жесткое соединение деформируется таким образом, что элементы, соединяющиеся в соединении под прямым углом, остаются под прямым углом после деформации. Таким образом, моменты передаются от балок к колоннам.

Соединения балочных колонн в каркасной конструкции с жесткими соединениями являются важными местами, требующими тщательного проектирования и детализации. Соединения колонн с жесткими балками встречаются в многоэтажных каркасных зданиях, в основании консольных подпорных стен, коробчатых водопропускных труб, портальных рам и т. д.

б. Штифтовое соединение

Штифты в колоннах в стыке не передают момент от балок к колоннам из-за штифтов. Штифты на концах колонн указывают, что моменты не передаются с балок на колонны. Если крепление в каком-либо виде не предусмотрено, конструкция становится неустойчивой.

г. Полужесткое соединение

Согласно JANAK P. PARIKH ^[388] (автор книги: ПОНИМАНИЕ КОНЦЕПЦИИ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ), все соединения являются по существу полужесткими соединениями. Однако видно, что соединение колонны стальной балки на рисунке (а) и железобетонной балки на рисунке (б) ближе к простым опорам, дающим небольшую реакцию момента, и балка называется простой балкой.

Принимая во внимание, что соединение колонны стальной балки на рисунке – (d) и железобетонной балки на рисунке – (e) ближе к неподвижным опорам, обеспечивающим реакцию момента, и балка называется неподвижной балкой.

Соединение колонн из железобетонных балок представляет собой монолитную конструкцию и обеспечивает устойчивость. Однако расположение арматуры в балке на рисунке выше (b) таково, что анкеровки в колонне недостаточно. Следовательно, арматура не может развить необходимое напряжение под действием момента, и трещина развивается так, как показано на рисунке выше – (ж). В этом случае напряжения снимаются, т. е. образуются штифты, не вызывающие моментной реакции, и балка ведет себя как простая RCC-балка.

Балка на рисунке выше – (e) ведет себя как фиксированная железобетонная балка из-за достаточного количества арматурной стали в верхней части и надлежащего крепления к колонне.

Арматура колонны на рисунке выше – (a) может передавать только осевую силу и поперечную силу через колонну на фундамент. Сустав настолько детализирован, что не может быть передан в любой момент. В любой момент в нем образуется трещина, как показано на рисунке – (b). Это классическая колонна с шарнирным соединением.

Секция на рисунке – (c) предназначена для передачи осевой силы через колонну на фундамент. Сустав не предназначен для передачи в любой момент. Однако из-за своей детализации [которая не является классической булавкой, как на рисунке – (а)], она может сопротивляться некоторому моменту. В этом случае арматуры как раз достаточно, чтобы воспринимать только осевую силу. Под действием момента развивается трещина и напряжения сбрасываются, и теперь развивается штифт. Этот эффект соединения представляет собой полужесткое соединение, которое ближе к штифтовому соединению.

Арматура на рисунке – (d) спроектирована и детализирована таким образом, что она может передавать осевую силу, поперечную силу и момент через колонну на основание. Этот эффект соединения также является полужестким соединением, которое ближе к фиксированному соединению.

Зная различные типы соединений балочных колонн при строительстве железобетонных зданий, сообщите нам все необходимые детали соединений балочных колонн, включая анализ и проектирование.

Как создавать соединения колонн железобетонных балок?

Создание любой структуры обычно осуществляется путем чередования этапов анализа и проектирования. На каждом этапе передается новая информация, которая позволяет конструктору перейти к следующему этапу. Процесс продолжается до тех пор, пока анализ не покажет, что изменения размеров элементов не требуются. Конкретные этапы процедуры описаны ниже:

Связь анализа с проектом

• Дизайнер начинает с рассмотрения всех возможных компоновок и структурных систем, которые могут удовлетворить требованиям проекта.
• Инженер выбирает из концептуального проекта несколько структурных систем, которые кажутся наиболее перспективными, а затем рассчитывает их основные компоненты. Это предварительное определение пропорций элементов конструкции требует понимания поведения конструкции и знания условий нагрузки (постоянная нагрузка, временная нагрузка, ветровая нагрузка и т. д.), которые, скорее всего, повлияют на конструкцию.
• На этом этапе опытный проектировщик может сделать несколько приблизительных расчетов, чтобы оценить пропорции каждой конструкции в ее критических сечениях.
• На следующем этапе точные нагрузки, которые будет нести конструкция, неизвестны, поскольку точные размеры элементов и, возможно, архитектурные детали проекта еще не определены. Используя оценочное значение нагрузки, инженер проводит анализ рассматриваемых структурных систем, чтобы определить силы в критических сечениях и прогибы в любой точке, которые влияют на работоспособность конструкции.
• Истинный вес элементов не может быть рассчитан до тех пор, пока конструкция не будет точно рассчитана, а на некоторые архитектурные детали, в свою очередь, будет влиять конструкция. Однако, исходя из предыдущего опыта подобных конструкций, проектировщик знает, как оценить значения нагрузки, относительно близкие к окончательным значениям.
• По результатам анализа эскизных проектов проектировщик пересчитывает пропорции основных элементов конструкции. Хотя каждый анализ основан на оценочных значениях нагрузки, силы, установленные на этом этапе, вероятно, указывают на то, что должна нести конкретная конструкция, поэтому маловероятно, что пропорции значительно изменятся даже после подтверждения окончательных деталей проекта.
• Затем различные предварительные проекты сравниваются по стоимости, доступности материалов, внешнему виду, функциональности, обслуживанию, времени строительства и другим соответствующим соображениям. На заключительном этапе проектирования эта структура выбирается таким образом, чтобы она удовлетворяла критериям приемлемости клиента и кода.
• На заключительном этапе инженер вносит небольшие изменения в выбранное строение, чтобы улучшить его экономичность или внешний вид. Затем проектировщик тщательно оценивает значение статической нагрузки и рассматривает конкретные положения динамической нагрузки, которые максимизируют напряжение в определенных сечениях.
• В рамках окончательного анализа прочность и жесткость конструкции оцениваются для всех значительных нагрузок и сочетаний нагрузок, т. е. постоянной нагрузки, временной нагрузки, включая ветровую нагрузку, снеговую нагрузку, сейсмическую нагрузку и т. д.
• Если результаты окончательного расчета подтвердят, что пропорции конструкции достаточны для восприятия расчетных усилий, расчет завершен.
• С другой стороны, предположим, что окончательный проект выявляет определенные недостатки, например, некоторые элементы перегружены, конструкция не может эффективно противостоять боковым или ветровым нагрузкам, элементы чрезмерно гибкие, проектная стоимость превышает бюджетную стоимость и т. д. В этом случае проектировщику придется либо пересмотреть конфигурацию конструкции, либо принять альтернативную конструктивную систему.

Согласно «Kenneth M. Leet et al» ^[389] (автор книги «Основы структурного анализа»), железобетонная конструкция, стальная конструкция и деревянная конструкция анализируются одинаково. В процессе проектирования учитываются различные свойства материалов. Когда размер всех элементов определен, дизайнеры обращаются к коду проекта для специальных свойств каждого материала.

Расчет соединения балки с колонной в железобетонном здании

Соединение балки и колонны подвергается резкому снижению жесткости и прочности при воздействии сейсмических нагрузок. Основные требования для удовлетворительной работы здания во время землетрясения можно резюмировать следующим образом:

Требования к стыкам балочных колонн

• Соединение должно демонстрировать эксплуатационную нагрузку, равную или превышающую таковую у элементов, к которым оно присоединяется. Разрушение не должно происходить в суставах.
• Согласно «Н. Субраманиану» ^[390] (Автор книги: Проектирование железобетонных конструкций), Соединение должно обладать прочностью не менее предельной, соответствующей развитию конструктивно-пластического шарнирного механизма конструкции. Это требование избавит от необходимости ремонтировать конструкцию в труднодоступном районе.
• При умеренных землетрясениях соединение должно вести себя упруго.
• Деформация стыков не должна существенно увеличивать снос этажа или должна оставаться в допустимых пределах.
• Конфигурация шва должна обеспечивать хороший доступ для укладки и уплотнения бетона, а также простоту изготовления в области шва.
• Если деформация под действием боковых сил должна быть надежно определена количественно и впоследствии контролироваться, проектировщики должны сделать реалистичную оценку соответствующего свойства, называемого жесткостью. Это связано с нагрузками или воздействиями, обеспечивающими деформацию конструкции.
• Если бетонная конструкция должна быть защищена от повреждений во время сейсмического события, необходимо предотвратить неупругую деформацию во время динамической реакции. Это означает, что конструкция должна иметь достаточную прочность, чтобы противостоять внутренним воздействиям, возникающим при динамическом отклике. Следовательно, исходя из свойств жесткости, следует использовать соответствующую методику для оценки сейсмических воздействий.
• Соединение балки с колонной предназначено для минимизации значительных повреждений и обеспечения выживания зданий с умеренным сопротивлением боковым силам. Кроме того, конструкции должны быть способны выдерживать большую часть своей первоначальной прочности, когда сильное землетрясение вызывает большие деформации.

Площадь соединительного блока соотносится с размерами элемента, поэтому важно учитывать локализованное распределение напряжения в соединениях. Упрощенная система сил может быть принята при проектировании соединений балки с колонной.

Требуемое количество стали рассчитывается исходя из предположения, что сталь достигает расчетного предела текучести, а бетон – расчетного напряжения сжатия. В тех случаях, когда ожидается местное разрушение подшипника или соединения, на основе экспериментальных результатов следует принять более низкую из двух допустимых нагрузок. Крайне важно предотвратить разрушение анкеровки и сцепления в стыках за счет надлежащей детализации стыка балки и колонны и методов проектирования, особенно на внешних стыках.

Процедура расчета соединений балки-колонны в железобетонной конструкции состоит из следующих основных этапов:

• Начните с предварительного размера элементов, исходя из требований к креплению выбранных продольных стержней.
• Чтобы получить желаемый механизм упругости балки, обеспечьте достаточную прочность колонн на изгиб.
• Получите расчетную поперечную силу для соединения, оценив сверхпрочность на изгиб соседних балок и соответствующие внутренние силы в колоннах, поддерживающих равновесие.
• Получите эффективную площадь сдвига соединения по размерам прилегающего стержня.
• Убедитесь, что вызванное напряжение сдвига меньше допустимого предела напряжения. Допустимый предел напряжения сдвига выражается как функция диагональной прочности на растяжение или прочности на сжатие бетона. Если вас это не устраивает, измените размеры связанного элемента.
• Обеспечьте поперечную арматуру как в качестве поперечной арматуры, так и в качестве ограничивающей арматуры.

В большинстве случаев железобетонный шов является жестким из-за монолитной природы материала. Однако детали армирования или способ размещения армирования обеспечивают жесткость или гибкость элемента. Следовательно, соединения балки и колонны могут быть жесткими или гибкими в зависимости от детализации.

Детализация в конечном итоге изменяет схему передачи нагрузки на стержень. Например, плита на приведенном выше рисунке поддерживается со всех четырех сторон, а отношение длинного пролета к короткому больше 2. Таким образом, это плита с односторонним движением.

Как показано на рисунке выше – (c), арматура плиты является правильной деталью, так как основная сталь проходит в направлении короткого пролета (длина пролета _x ). Однако посмотрим, что произойдет, если в длинном пролете (пролет L _y ), как показано на рисунке – (d).

Плита, имеющая опоры со всех четырех сторон, передает основную нагрузку в направлении короткого пролета (пролет L _x ). Следовательно, момент развивается в направлении короткого пролета. Но у них нет надлежащей арматуры в направлении короткого пролета, в результате бетон трескается, как показано на рисунке – (d).

Теперь трещины снимают напряжения, а затем нагрузка передается в направлении длинного пролета (пролет L _y ). Теперь расчетная арматура размещена в направлении длинного пролета (пролет L _y ) пытается выдержать нагрузку.

• Обеспечьте достаточную длину анкеровки для арматуры, проходящей через соединение или заканчивающейся в нем.

Проектирование и детализация стыков колонн железобетонных балок имеют решающее значение для обеспечения безопасности во время землетрясений. Таким образом, стыки балки и колонны должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять последствиям землетрясения.

Однако самое сильное землетрясение можно пережить только в том случае, если элементы достаточно пластичны, чтобы поглощать и рассеивать сейсмическую энергию за счет неупругих деформаций. Чтобы железобетонные элементы обладали достаточной прочностью и пластичностью, чтобы выдерживать землетрясения, их конструкция и детали должны соответствовать Индийскому стандарту — IS 456: 2000 ^[99] (Глубокий и армированный бетон — Свод правил) и индийский стандарт — IS 13920: 1993 ^[391] (Детализация вязких железобетонных конструкций, подверженных сейсмическим воздействиям — Свод правил).

Подробные положения индийского стандарта – IS 13920: 1993 обеспечивают железобетонным элементам достаточную прочность и пластичность и делают их способными подвергаться обширным неупругим деформациям, стабильно рассеивая сейсмическую энергию. По «Шашикант К. Дуггал» ^[392] (автор книги под названием «Проектирование сейсмостойких конструкций»), жесткость железобетона можно использовать для минимизации сейсмических деформаций и, следовательно, уменьшения повреждений ненесущих элементов.

Кроме того, если вы хотите узнать о соединениях балочных колонн в стальных и деревянных конструкциях, перейдите по следующей ссылке для получения информации о соединениях балочных колонн в стальных конструкциях –

Строительство дома

Соединения балок и колонн в стальных конструкциях – Типы и Процедура проектирования!

Щелкните следующую ссылку, чтобы просмотреть соединения балочных колонн в деревянной конструкции –

Строительство дома

Типы соединений балки с колонной в конструкции деревянной конструкции

 Типы соединений балки с колонной в конструкции деревянной конструкции

Эффекты из-за неправильного Анализ и расчет соединений балочных колонн

Соединения балочных колонн имеют особое значение в зданиях, это части колонн, сходные с балками в местах их пересечения, и они изготавливаются из составляющих материалов с ограниченной прочностью; следовательно, суставы имеют ограниченную несущую способность. Суставы серьезно повреждаются, когда силы, превышающие эти, применяются во время землетрясений. Ремонт поврежденных соединений сложен, поэтому необходимо избегать повреждений; Соединения балочных колонн должны быть спроектированы и детализированы таким образом, чтобы противостоять сейсмическим воздействиям.

Во время сейсмической нагрузки соединения в конструкциях уступают большинству других типов соединений. Часто происходит выход из строя соединений, соединяющих колонны и балки, что приводит к обрушению здания. Разрушение соединения приводит к изменению угла между колоннами и балками, и здание начинает постепенно наклоняться, пока не рухнет.

Как обеспечить стыки балок и колонн на строительной площадке?

• Чтобы обеспечить правильное соединение колонн балок на месте, проектировщик должен указать детали на чертеже соединения колонн балок.

• Детализация стыка балки-колонны показана на чертеже и должна быть обязательной.